Vliegtuigremschijf

De Semicorex-vliegtuigremschijf is niet groot, maar het is een van de essentiële componenten in het vliegtuig, net zo belangrijk als de “hart”-motor en de “hersen”-vliegcontroller. Hetzelfde als het principe van de autorem, alleen de hittebestendigheid van de remmen van vliegtuigen vereist een hogere, en er wordt doorgaans gebruik gemaakt van een remsysteem met meerdere schijven. Deremmenop de wielen zorgen voor het grootste deel van het vertragingseffect, waarbij de enorme kinetische energie van het vliegtuig wordt omgezet in de interne energie van de remschijf van het vliegtuig. Wanneer het vliegtuig tijdens het taxiën op hoge snelheid in een noodsituatie terechtkomt en de start moet afbreken, worden de remschijven door het noodremmen nog zwaarder getest, waardoor ze snel opwarmen tot een gloeiend hete toestand.

Remsystemen voor vliegtuigen (behalve de Boeing 787) maken doorgaans gebruik van hydraulische remtechnologie. De motor drijft een hydraulische pomp aan, die lage druk omzet in hoge druk en deze druk via hydraulische leidingen overbrengt naar de remactuators. De remactuators duwen en drukken tegen de remschijf van het vliegtuig, en de wrijving tussen de schijven zorgt voor een koppel om te voorkomen dat de wielen gaan rollen, waardoor de startsnelheid van het vliegtuig wordt verminderd.

Dit klinkt eenvoudig, maar het is eigenlijk behoorlijk complex. Omdat vliegtuigen met hoge snelheid landen, bevatten ze enorme hoeveelheden energie. Volgens de wet van behoud van energie moet het vliegtuig vertrouwen op stuwkrachtomkeerders en remsystemen om deze enorme energie te absorberen (aërodynamische weerstand helpt ook) om het vliegtuig tot stilstand te brengen. Tijdens het wrijvingsproces zet de remschijf van het vliegtuig het grootste deel van de kinetische energie van het vliegtuig om in warmte-energie; daarom is de bedrijfstemperatuur van deremschijvenminimaal enkele honderden graden Celsius is.

Bovendien zijn de remsystemen van vliegtuigen ontworpen om rekening te houden met veel onvoorziene omstandigheden die zich tijdens de vlucht kunnen voordoen, waardoor nog hogere eisen worden gesteld aan deremschijven. Wat gebeurt er bijvoorbeeld als een vliegtuig tijdens het taxiën met hoge snelheid op de startbaan in een plotselinge situatie terechtkomt en zich voorbereidt op het opstijgen, en het opstijgen moet afbreken? Of wat als een vliegtuig kort na het opstijgen een systeemstoring ontdekt en moet terugkeren, maar de flappen en lamellen op dit moment niet volledig kunnen uitklappen? Bij deze onvoorziene omstandigheden moet de remschijf van het vliegtuig aanzienlijk meer energie opnemen dan tijdens een normale landing.

De materialen die worden gebruikt om de remschijven van vliegtuigen te vervaardigen, moeten bestand zijn tegen zowel wrijving als hoge temperaturen. Welk materiaal kan aan deze eisen voldoen? Het antwoord is koolstof-koolstofcomposietmaterialen. Vroege vliegtuigen gebruikten stalen remschijven van poedermetallurgie, die last hadden van nadelen zoals zwaar gewicht, slechte prestaties bij hoge temperaturen en een korte levensduur. Ter vergelijking: remschijven van koolstof/koolstofcomposiet bieden superieure prestaties en zijn 40% lichter dan stalen remschijven (voor grote vliegtuigen met meerdere wielen vertaalt dit zich in honderden kilo's of zelfs tonnen gewichtsvermindering), waardoor ze een wijdverbreide toepassing krijgen.

Koolstof/koolstofcomposietmaterialenzijn composietmaterialen bestaande uit koolstofvezel als skelet en koolstof als matrix. De koolstofvezels kunnen de vorm hebben van een continu driedimensionaal raamwerk of willekeurig verdeelde kortgehakte vezels; de koolstofmatrix wordt verkregen door het impregneren van hars of het carboniseren van pek, of door pyrolyse en afzetting van koolwaterstofgassen (zoals aardgas of propaan).

Na decennia van onderzoek hebben koolstof/koolstofcomposietmaterialen geproduceerd door moderne processen kenmerken verworven zoals een hoge specifieke sterkte, hoge specifieke modulus, hoge temperatuurbestendigheid en uitstekende wrijvings- en slijtage-eigenschappen, die goed kunnen voldoen aan de uitgebreide prestatie-eisen van ruimtevaartmaterialen onder omstandigheden van hoge temperatuur en hoge snelheid.